Способ проведения горных выработок по выбросоопасным угольным пластам

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ДВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4852124/03 (22) 01.06.90 (46) 23,09,92. Бюл. N. 35 (71) Государственный Макеевский научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) В.E.Çàéäåíaaðr, Л.A.Baéíâòåéì, B.Ñ.Màåâñêèé, А.В,Агафонов, Ю.Т,Хорунжий, В.В.Пудак и СХ.Лунев (56) Авторское свидетельство СССР

М 1550619, кл, Е 21 F 5/00, 1990.

Авторское свидетельство СССР

N 560068, кл, E 21 F 5/00, 1977. (54) СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ПО. ВЫБРОСООПАСНЫМ

УГОЛЬНЫМ ПЛАСТАМ (57) Использование: горнодобывающая промышленность, технология подземной раэ. Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проведении выработок по выбросоопасным угольным пластам.

Известен пособ предотвращения выбросов угля и газа, заключающийся в том, что на расстоянии N от выбросоопасного угольного пласта проводят полевуа разгрузочную выработку, а выработку по угольному пласту-в зоне с безопасным уровнем напряжений. Расстояние N определяется из соотношения

N = р ()2 — (a+m), где Rp — радиус зоны с безопасным уровнем напряжений, м;

Ь/2 — полупролет выработки, проводимой по пласту, м;,, Ы,, 1763676 А1 работки угольных месторождений, проведеwe горноподготовительных выработок по выбросоопасным пластам. Сущность изобретения: в проектном контуре горной вы-.

-работки, проводимой с присечкой породы по выбросоопэсному пласту, проходят опережающим забоем полевую выработку над угольным пластом. Между полевой выработкой и угольным пластом оставляют породный предохранительный слой толщиной не менее мощности угольного пласта, Затем из полевой выработки осуществляют мероприятия по снижению выбросоопасности пласта. Расширение выработки до проектного сечения производят в зоне неупругих "деформаций предохранительного породного слоя. 4 ил.! — участок пласта, находящийся в зоне с безопасным уровнем напряжений, м; а — приведенный радиус разгрузочной выработки,м;

m — мощность пласта,м (а,с.СССР М

1550169, Е21 F 5/00, 1990 r.), При этом забой разгрузочной выработ- О ки опережает забой выработки по угольному пласту на величину, равную расстоянию от контрольной скважины, в которой зафиксирована невыбросоопасная ситуация, до забоя полевой выработки, Недостатком данного способа является невысокая надежность предотвращения выбросов угля и газа, т.к. вследствие неоднородности угольного пласта и вмещающих пород, искажающей характер перераспределения напряжений в массиве, и отсутствие противовыбросных мероприятий

1763676

3 4 л существует вероятность развязывания ругих деформаций и выполняют противогазодинамического явления при проведе-. выбросные мероприятия на угольном плании выработок, по угольному пласту из-за стечерезпородныйслойнаучасткеотзабоя йларушения его дегазации. передовой выработки до границы зоны полНаитбалее близким по технической сущ- 5 ного формирования предельно-напряженности и достигаемому результату является ного состояния слоя, э контроль способ проведения горных выработок сме- эффективности противовыбросных меропшанным забоем по выбросоопасному пла- риятий и расширение выработки до проектСту, заключающийся в опережающей ного сечения осуществляют в зоне выемке защитного слоя и разгрузочной по- 10 неупругих деформаций породного слоя. лости, выходящей зэ контур выработки, и На фиг. 1 представлена общая технолопоследующей выемке выбросоопаснаго гическая схема осуществления способа; на пласта. Причем проходку опережающего фиг. 2 — разрез А-А на фиг.1; нэ фиг. 3— слоя и разгрузочной полости производят расположениескважин и датчиков для KQHпод защитой временно оставляемой предо- 15 троля состояния породного слоя по упругим хранительной пачки, которую затем выни- характеристикам массива в сечении 6-6 на мают вместе с выбросоопасным пластом, фиг,1; на фиг. 4- расположение дегазэционоставляя при этом неснижаетмое опереже- ных скважин в сечении В-B на фиг.1, ние защитного слоя, равное радиусу эффек- Из условий безопасного проведения потйвного разгрузочного влияния 20 левой выработки (" Инструкция по безопас опережающей полости(а.с.СССР% 560068; ному ведению горных работ на пластах, Е21 F 5/00, 1977 r.). опасных по внезапным выбросам угля, поНедостатком данного способа является роды и газа", М„)4ГД им. А,А.Скочинского, возможность развязывания газодинамиче- 1989 r,) наиболее характерными являются ского явления в процессе образования one- 25 следующие параметры способа: режающей защитной полости из-за К вЂ” расстояние от угольного пласта до возникающихвысокихдинамическихнагру- почвы полевой выработки, определяющее зок и отсутствия контроля за состоянием условиесамовскрытия пласта; породного слоя. К недостатку также отно- L> — длина участка угольного пласта в сится значительная задержка во времени 30 зоне частичного предельно-напряженного .(несколько часов) междуобрэзовэнием one- состояния, характеризующая потенциальрежающей защитной полости и выемкой вы- ную выбросоопасность пласта; бросоопасного угольного пласта, что L2 — длина участка угольного пласта в значительно ухудшает процесс перераспре- зоне предельного напряженного состояния, деления напряжений в прйзабойной части 35 соответствующая состоянию массива с отвыработок и, как следствие, не исключается сутствием потенциальной выбросоопасно возможность возникновения газодинами- сти. ческого явления, . Способ осуществляется следующим обЦелью изобретения является повыше- разам. Предварительно на участке проведение безопасности горных работ путем 40 ния выработки 1 отбирают образцы проб обеспечения, упругого состояния предо- горной породы, HB которых по известным хранительного породного слоя над уголь- общепринятым методикам определяются ным пластом.: пределы прочности на сжатие и угол внутДля достижения поставленной цели в реннего трения, на основании которых способе проведения горных выработок по 45 рассчитывается зона предельно-напряженвыбросоопасным угольным пластам, вклю- ного состояния вокруг выработки, напричающем проведение полевой опережающей мер, по формуле: выработки над угольным пластом составов- .- 2 2 eccc + 1/22 нием между выработкой и пластом породно- "Р Т+ Х схс го предохра ите ного слоя, проведение 50 гдето — радиусзоны предельно-напряжен.противовыбросных мероприятий и конт- ного состояния роль их эффективности, расширение выработки до проектного сечения эа счет выемки Осж Осж пределы npo HocTM rop по: породного предохранительного слоя и вы- род нэ сжатие: . бросоопасного угольного пласта, указан- 55 У про™ость горной породы: ный породный слой формируют толщиной Н вЂ” глубина заложения выработки; не менее мощности Угольного пласта, onðå- g,р — угол внугреннего трения, Sl деляют размеры зоны полного формирова- — ЩР ния предельно-напряженного состояния в . По получаемому значению величины зопородном слое и размеры зоны его неуп- Hbl предельно-напряженного состояния оп1763676 ределяется возможность обеспечения полного устранения выбросоопасности иэ условия, что:

Rnp > 2m+ Rb, где m — мощность пласта, м;

Rb — радиус выработки, м.

Далее в направлении проведения выработки 1 осуществляется проходка опережающей полевой выработки 2 с оставлением породного слоя 3 между почвой полевой выработки 2 и угольным пластом 4. Толщина породного слоя К принимается не менее мощности угольного пласта 4.

Проведение выработки 1 может осуществляться как механизированным, так и буро-взрывным способом. При отходе полевой выработки 2 не менее чем на 10 метров в ее приэабойной части у стенок выработки через породную толщу 3 на угольный пласт 4 бурятся параллельно скважины 5; в которые вводятся датчики упругих волн б (в одну — источник упругих колебаний, в другую — приемник), Перемещая их одновременно по глубине скважин 5 измеряют скорость распространения упругих колебаний и их интенсивность, по которым устанавливают зоны,.различные по напряженности, а следовательно, и по степени деформирования. Участок массива от почвы выработки, на котором наблюдаются понижение значения скоростей распространения упругих колебаний и повышение значения затухания интенсивности, находится в предельно-напряженном состоянии. По полученным значениям уточняется выполнение условия устранения выбросоопасности угольного пласта 4, По мере продвигания полевой выработки 2 на каждом цикле подвигания 7 производятся повторные Определения размеров зоны предельно-напряженного состояния.

При достижении зоны предельно-напряженного состояния кровли угольного пласта 4 измерения прекращают и это расстояние от забоя полевой подготовительной выработки принимают за участок выбросоопасного угольного пласта, находящегося в частично предельно-напряженном состоянии, длина которого составляет L>. На установленном участке 1 через породную толщу 3 производят обработку угольного плаота 4 противовыбросными мероприятиями. При использовании, например, дегазационных скважин 8 они бурятся у стенок полевой выработки 2 на угольный пласт 4 с учетом радиуса их эффективного действия

R>y, определяемого нормативным способом (" Инструкция...", стр.108-110). Скважины 8 должны располагаться в угольном пласте 4 . таким образом, чтобы они выходили за проектный контур выработки 1 на расстояние не более, чем радиус их эффективного дей5 ствия R>y. При дальнейшем подвигании выработки 2 скважины 8 бурятся после каждого цикла подвигания выработки 2. После обработки пласта осуществляют проведение выработки 1 полным сечением путем

10 расширения сечения полевой выработки 2 за счет выемки породного слоя 3 и угольного пласта 4, При этом проведение выработки 1 полным сечением начинают производить с расстояния не менее чем за один цикл с

15 учетом неснижаемого опережения от границы эоны частично предельно-напряженного состояния массива Lz. Перед каждым циклом расширения выполняют контроль эффективности противовыбросных мероприятий по

20 динамике начальной скорости газовыделения из шпуров 9, при котором неснижаемое опережение должно составлять не менее 1,3 м, Преимущество настоящего способа по сравнению с прототипом заключается в по26 вышении безопасности проведения горных выработок по выбросоопасным угольным пластам.

Формула изобретения

Способ проведения горных выработок по выбросоопасным угольным пластам, включающий проведение полевой опережающей выработки над угольным пластом с

35 оставлением между выработкой и пластом породного предохранительного слоя, проведение противовыбросных мероприятий С контролем их эффективности, расширение выработки до проектного сечения за счет

40 выемки породного предохранительного слоя и выбросоопасного угольного пласта, отличающийся тем. что, с целью повышения безопасности горных работ путем обеспечения упругого состояния предо45 хранительного породного слоя, указанный породный слой формируют толщиной не менее мощности угольного пласта, определяют размеры зоны полного формирования предельно напряженного состояния в по50 родном слое и размеры зоны его неупругих деформаций и выполняют противовыбросwe мероприятия на угольном пласте через породный слой на участке от забоя передовой выработки до границы полного форми56 рования предельно напряженного состояния слоя, а контроль эффективности противовыбросных мероприятий и расширение выработки до проектного сечения осуществляют в зоне неупругих деформаций породного слоя, 1763676

Фиг, (A-А

Составитель

Техред М.Моргентал Корректор М .Андрушенко

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3439 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5